DRUCKFLAMM - Untersuchungen zur Verbrennung und Heissgasreinigung bei der Druckkohlenstaubfeuerung Schlussbericht

Die Bestrebungen einer effizienten und schadstoffarmen Energieversorgung fuehrten bei der Kohleverbrennung zur Entwicklung von kohlebasierten Kombikraftwerken, die im Vergleich zum konventionellen Kondensationskraftwerk eine deutliche Anhebung des Nettowirkungsgrades erlauben. Eines der Kombikraftwerkskonzepte auf Kohlebasis stellt die Druckkohlenstaubfeuerung dar, die gegenueber den anderen Konzepten das hoechste Wirkungsgradpotential aufweist. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Gewinnung gesicherter Erkenntnisse hinsichtlich des Feuerungsverhaltens von Kohle in einer Druckkohlenstaubfeuerung. Es wurden an einem Druckflugstromreaktor detaillierte Untersuchungen zur Brennstoffumsetzung und zum Partikelverhalten, zur Schadstoffbildung und zum Werkstoffverhalten unter Bedingungen der Druckkohlenstaubfeuerung durchgefuehrt. Im Laufe des Forschungsvorhabens wurden einige neue Messtechniken eingesetzt und teilweise auch angeschafft, wie zum Beispiel ein Zwei- Farb-Pyrometer zur simultanen Erfassung von Partikeloberflaechentemperatur und Partikeldurchmesser von brennenden Brennstoffpartikeln. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wurde an der Erarbeitung neuer Berechnungsmodelle gearbeitet, um eine spaetere Feuerraumsimulation fuer ein verbessertes Scale-Up zu ermoeglichen. Die am Druckflugstromreaktor gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass der erhoehte Systemdruck sich auf sehr viele Verbrennungsmechanismen stark auswirkt, so konnte eine schnellere Brennstoffumsetzung und gleichzeitig verminderte Stickoxid- und Alkaligasemission nachgewiesen werden. Die Werkstoffuntersuchungen zeigten, dass die aufgrund der sehr hohen Verbrennungstemperaturen benoetigten Keramikwerkstoffe sehr empfindlich gegenueber Verschlackung und schnellen Temperaturwechseln sind, weshalb hinsichtlich der benoetigten Standzeiten in einer zu realisierenden Druckbrennkammer noch erheblicher Entwicklungsbedarf besteht. Hinsichtlich der Erarbeitung verbesserter Modelle zur Simulation eines Feuerungsraumes unter den Bedingungen der Druckkohlenstaubfeuerung konnte bereits teilweise gute Uebereinstimmung mit aktuellen Messergebnissen aus der Versuchsanlage der RWTH Aachen erreicht werden. (orig.)The ambitions of making energy supply more efficient and less polluting brought forth the development of coal based combined cycle power plants allowing considerable increases in net efficiencies. One of the regarded firing concepts for a coal based combined cycle power plant is represented by the pressurised pulverised coal combustion process which has the highest efficiency potential compared with the other coal based concepts. The fundamental purpose of the project was to gain firm knowledge concerning firing behaviour of coal in a pressurised pulverised coal combustion system. Detailed investigations were carried out in a pressurised entrained flow reactor taking into account fuel conversion and particle behaviour, pollutant formation and material behaviour under conditions of a pressurised pulverised coal firing. During the project's investigations several different measurement techniques were tested and partially also acquired (e.g. a two-colour-pyrometry system to measure simultaneous particle surface temperature and particle diameter of burning fuel particles). Calculation models under pressurised conditions for pressure vessel simulation and better scale-up were developed synchronously with the experimental investigations. The results gained using the pressurised entrained flow reactor show that many combustion mechanisms are influenced by increased pressure, for instance the fuel conversion is intensified and at the same time pollutant emissions decreased. The material investigations show that the ceramic materials used due to the very high combustion temperatures are very sensitive versus slagging and fast temperature changes, therefore further development requirements are needed to fully realise the high durability of ceramics in the pressurised furnace. Concerning the improvement of existing models for furnace simulation under pressurised conditions, a good resemblance can be observed when considering the actual measurement results from the test facility of the Technical University of Aachen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B278 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman